DCS實現(xiàn)造紙廠節(jié)電的研究

【摘要】造紙廠所需設(shè)備較多，而且耗電量較大，對造紙廠經(jīng)濟效益的增長帶來巨大影響。本文從工藝控制分離、電機節(jié)電、控制算法改進以及增強控制回路協(xié)調(diào)性等四個方面對DCS在造紙廠中的節(jié)電措施進行了分析，實踐證明，該方法節(jié)電效果良好，具有較高的推廣價值。

【關(guān)鍵詞】DCS；造紙廠；節(jié)電

電力資源緊張一直是我國社會發(fā)展面臨的重要問題，電力資源緊張不僅影響居民日常生活用電，同時也對造紙等耗能較高的行業(yè)造成巨大影響。首先，電力資源緊張導(dǎo)致一些耗能高的新設(shè)備和新技術(shù)得不到充分利用；其次，由電力資源緊張引起的電價上漲使得造紙成本增加。但是通過科學(xué)的調(diào)整，也能夠達到節(jié)電的目的。基于此，本文對DCS在造紙廠的節(jié)電措施進行了分析。

1、DCS實現(xiàn)節(jié)電

工藝調(diào)整是造紙廠一種有效的節(jié)電措施，除此之外，也可以對DCS自身進行改進，從而達到節(jié)電的目的。DCS自身擁有非常強大的通訊功能，同時算法也比較靈活，我們可以對這些優(yōu)勢進行利用，充分發(fā)揮DCS的節(jié)電潛能。

1.1工藝控制上的分離

在發(fā)電廠輸出功率有限或是電網(wǎng)電力不足的情況下，如何確保造紙廠正常生產(chǎn)，成為造紙最為重視的問題之一。對造紙廠生產(chǎn)線進行分析后可以發(fā)現(xiàn)，高位箱前面的抄前池實際上就是制漿、流送工段與后續(xù)工段的分界點，簡單來說，只要抄前池中有足夠的存漿，就能夠講流送線暫停，而且不會對出紙產(chǎn)生任何影響。

那么應(yīng)當如何實現(xiàn)此環(huán)節(jié)的節(jié)電呢？在DCS系統(tǒng)中，每個工序都有著獨立的控制中心，由上位機對整個系統(tǒng)進行管理，實現(xiàn)對各個控制中心的協(xié)調(diào)，并且，由電廠發(fā)送過來的汽包壓力信號也由上位機接收。當汽包壓力比較低時，信號就會通過上位機結(jié)合其它參數(shù)判斷決定各個下層控制中心執(zhí)行相應(yīng)動作。比如，當制漿部汽包壓力過低時需要進行局部控制：當抄前池液位達到設(shè)定值的基礎(chǔ)上，如果汽包壓力比下限值低，上位機就會綜合多個運行參數(shù)，將控制參數(shù)發(fā)送給制漿部控制中心，制漿部控制中心接受到控制參數(shù)后進行調(diào)用，并執(zhí)行斷電停機程序[1]。

1.2電機的節(jié)電控制

造紙廠耗電最高的設(shè)備是攪拌器和漿泵等，即使實現(xiàn)一臺設(shè)備的節(jié)電，都會為造紙廠節(jié)省很多電費。在造紙廠生產(chǎn)過程中，所有系統(tǒng)并不是不間斷運行的。拿攪拌器來說，5m高的漿池一般會設(shè)置兩個攪拌器，漿池底部攪拌器為16kW，漿池50%高度放置的攪拌器為7.5kW，漿池中漿的多少直接關(guān)系到攪拌器能夠正常運行。如果漿高出漿池的60%，那么推進器就可以正常打開，如果低于30%，需要將上面比較小的推進器關(guān)閉。

1.3控制算法的改進

改進控制算法也是節(jié)電的一種有效措施，不僅如此，也會對控制效果產(chǎn)生影響。如果采用的是雙自由度PID控制算法，那么它的降耗效果就要比常規(guī)PID控制算法的效果好得多。由此不難看出，要想達到節(jié)電目的，控制算法的選擇也非常重要。盤磨是造紙廠必不可少的設(shè)備，同時也是耗電量比較大的設(shè)備之一，對盤磨的控制算法進行改進也能夠達到良好的節(jié)電效果。衡量盤磨控制最重要的一個指標就是打漿度，打漿度越好，盤磨控制就好；反之，打漿度較差，盤磨控制也就差。需要注意的是，打漿度的好壞與耗電量卻是相互矛盾的，也就是說，打漿度越好，耗電量越大；打漿度越差，耗電量越小，對造紙廠來說必須對兩者之間的關(guān)系進行充分考慮，結(jié)合企業(yè)實際情況，衡量兩者之間的關(guān)系，找出契合點，只有如此，才能在確保紙質(zhì)的同時，達到節(jié)電的目的。

1.4控制回路協(xié)調(diào)性的增強

傳統(tǒng)DCS考慮更多的是如何確保調(diào)試方便以及系統(tǒng)穩(wěn)定，所以各個控制回路的設(shè)置基本上都是獨立的，并且這些控制回路只能對一些較為簡單的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，導(dǎo)致DCS的種種優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮。以某造紙廠三段濃度控制的協(xié)調(diào)工作為例，控制點分別設(shè)置在碎漿機下池、圓網(wǎng)濃縮機和成漿池出口。如果控制回路是單獨進行工作的，那么這三個回路之間只具備對一些簡單數(shù)據(jù)進行傳輸、監(jiān)視的功能。每個濃度計檢測結(jié)果的不斷變化都會通過其控制器一定的控制算法來指導(dǎo)白水閥不斷動作，這樣一來耗電量必然大大增加。

漿料的濃度控制的目的是確保上流漿箱的漿濃穩(wěn)定在一個設(shè)定值，而中間濃度只需要根據(jù)系統(tǒng)要求自動調(diào)節(jié)即可。由此我們可以判斷出這三個回路的功能，以漿流方向為準，控制精度越來越高，與此同時，允許波動范圍越來越小。

碎漿機下池濃度控制環(huán)節(jié)之后有用來除渣的跳篩、六角篩等設(shè)備，如果在除渣過程中出現(xiàn)干擾，就會對圓網(wǎng)濃縮機出口的漿濃造成巨大影響。在這種的情況下如果只是對圓網(wǎng)濃縮機出口的濃度進行調(diào)節(jié)顯然是力不從心的，而如果能將其控制回路的作用發(fā)揮出來，不論是對提高系統(tǒng)影響速度，還是對提高濃度控制精度都有著十分重要的作用。增強控制回路協(xié)調(diào)性的主要方法就是在兩個回路之間分配偏差。假設(shè)干擾為e幅度的階躍信號，為了確保出口濃度盡快穩(wěn)定到設(shè)定值附近，那么就可以由兩個回路對這個干擾信號分別負擔(dān)。這種方法使得電機動作幅度大大減小，進而達到節(jié)電目的。

圓網(wǎng)濃縮機和成漿池之間只增加濃度純滯后，濃縮機出口控制后的濃度值應(yīng)該在成漿池出口濃度控制中起參考作用，同時，可以通過調(diào)節(jié)前一控制回路的方式實現(xiàn)對成漿池出口濃度的控制，以此保證控制效果[2]。對整個系統(tǒng)來說，成漿池出口濃度的控制是非常重要的。圓網(wǎng)濃縮機出口處的控制回路協(xié)調(diào)性增強，會降低對進口濃度計的依賴，最大程度降低干擾信號的不利影響。

2、結(jié)語

綜上所述，本文提出了DCS造紙廠節(jié)電的有效措施。在電力資源日漸緊張的情況下，節(jié)電已經(jīng)成為一種趨勢，而造紙本身就是耗電量比較高的行業(yè)，因此，節(jié)電尤為必要。DCS節(jié)電的優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾個方面：一是投資少，不需要企業(yè)添加過多的的硬件設(shè)備，并且對程序的改動也不會很大；二是便于維護，DCS節(jié)電將故障集中在控制系統(tǒng)中，這樣一來，為維修人員提供了很多便利，系統(tǒng)的可靠性也大大提高；三是實現(xiàn)簡單。整個節(jié)電方案對硬件的改動非常少，只是對控制回路、控制算法等進行了改進，所以很容易實現(xiàn)。

參考文獻

[1]何瀚星，肖云，龔巨春.PCS7在廢紙生產(chǎn)線的應(yīng)用[J].紙和造紙，2014（12）.

[2]常建輝，靳華.企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)電措施[J].中國設(shè)備工程，2014（2）.

作者簡介

唐建國，男，1976，6；浙江嘉興，中級職稱，DCS在工業(yè)自動化中的應(yīng)用。